Газотурбинные электростанции производства ОАО «Звезда-Энергетика»

А. В. Андреев, П. В. Воронин – ОАО «Звезда-Энергетика»

Компания «Звезда-Энергетика» активно развивает одно из наиболее перспективных направлений деятельности – производство электростанций на базе газовых турбин. Газотурбинные электростанции применяются в качестве постоянных, резервных или аварийных источников теплои электроснабжения в городах, а также в отдаленных, труднодоступных районах.

Диапазон электрической мощности ГТЭС производства ОАО «Звезда-Энергетика» составляет от 250 кВт до 17 МВт. Наибольший коэффициент использования топлива достигается при работе в режиме когенерации (одновременная выработка тепловой и электрической энергии) или тригенерации (выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).
Среди преимуществ газотурбинных электростанций нужно отметить низкий уровень шума и вибраций, выбросов NOx и CO, возможность использования различных видов газового топлива. Кроме того, ГТЭС могут эксплуатироваться в течение длительного времени при низких нагрузках, в том числе в режиме холостого хода.
ОАО «Звезда-Энергетика» располагает собственной производственной площадкой – это дает возможность контролировать качество изделия на всех стадиях изготовления и значительно сокращает сроки выполнения заказов. Производственные мощности ОАО «Звезда-Энергетика» позволяют изготавливать модульные дизельные, газопоршневые и газотурбинные электростанции, САУ энергоустановок, щитовую продукцию, системы пожарной безопасности. На предприятии также проводится полный комплекс необходимых испытаний и измерений выпускаемого оборудования.
Компания обладает большим практическим опытом по всем направлениям инжиниринга в области реализации проектов энергоснабжения. Одним из основных звеньев в структуре компании, определяющих облик будущих изделий, является инженерно-технический центр, специалисты которого имеют высокий уровень компетентности в соответствующих областях знаний и владеют широким кругом необходимой технической информации. Подразделение участвует в работах на всех этапах создания изделий, начиная с подготовки технико-коммерческих предложений и тендерной документации и заканчивая разработкой конструкторской документации.
В процессе создания ГТЭС производства ОАО «Звезда-Энергетика» основной задачей, поставленной перед специалистами ИТЦ, было изготовление модульных энергоблоков максимальной заводской готовности с высоким уровнем конкурентоспособности в сегменте газотурбинных установок. Для решения данной задачи сформулированы следующие ключевые требования к новому продукту:
•    каждая электростанция должна пройти полноразмерные заводские испытания для предъявления заказчику оборудования, полностью соответствующего требованиям эксплуатации его на объекте;
•    минимизировать затраты на выполнение монтажных и наладочных работ энергоблоков на объекте и обеспечить минимальные сроки по вводу объекта в эксплуатацию;
•    обеспечить эффективную эксплуатацию и обслуживание с минимальными затратами и простоем оборудования.
Для решения первого вопроса были инвестированы собственные средства компании на создание полноразмерного испытательного стенда, обеспечивающего испытания ГТУ, максимально приближенные к условиям эксплуатации на объекте (при работе на автономную нагрузку, параллельно с сетью, отработку технологических и аварийных защит и блокировок в режиме реальной работы оборудования). В результате заказчик может самостоятельно убедиться в работоспособности и безопасности энергоблока.
При поставке оборудования заказчику предлагаются услуги по шефмонтажу, пусконаладке и вводу объекта в эксплуатацию. Компания заинтересована в экономии материальных, финансовых затрат и людских ресурсов (как своих, так заказчика) – станции должны быстро строиться и надежно работать.
Следующим шагом стала обширная работа, выполненная специалистами компании, по изучению опыта ведущих мировых и отечественных производителей ГТУ. Детально исследованы проблемы и недостатки оборудования, эксплуатирующегося на объектах нефтегазовой отрасли и ЖКХ. В результате выбрана концепция электростанции (с возможностью унификации агрегатов) мощностью до 6 МВт, в контейнере, с минимальными конструктивными изменениями, связанными с конкретными требованиями по каждому агрегату.
Реализованное в ходе трех проектов конструктивное исполнение контейнера позволяет изменять план размещения оборудования на площадках энергокомплексов. При этом обеспечивается минимизация занимаемых площадей и выполнение требований технологических регламентов по безопасности зданий и сооружений. Конструкция энергоблока позволяет компактно размещать вспомогательные узлы и агрегаты как самих установок, так и станционных систем. Предусмотрена возможность использования тепла уходящих газов для технологических нужд станции и объектов заказчика.
Системы автоматического управления ГТЭС разрабатываются индивидуально, с учетом особенностей каждого объекта эксплуатации. САУ строится на современной элементной базе и обеспечивает работоспособность электростанций в тяжелых условиях эксплуатации.

Энергоблок Звезда-ГТ-1800ВК-25М3
ГТЭС для Байтуганского нефтяного месторождения. Заказчик проекта – ООО «БайТекс». Энергоблок ГТУ-KG2-3E мощностью 1,8 МВт создан на базе газовой турбины Dresser Rand. Он изготовлен в производственном комплексе предприятия согласно индивидуальным требованиям заказчика. В качестве топлива будет использоваться попутный нефтяной газ. Содержание сероводорода в попутном газе составляет 2,6 % – такая концентрация существенно влияет на повышение коррозии. Поэтому оборудование блока подготовки газа, разработанного ОАО «Звезда-Энергетика», изготовлено из коррозионно-стойких материалов.
Компания также поставит на объект дожимной компрессор, блок подготовки газа, модуль операторной и теплового пункта, котел-утилизатор. Специалисты компании выполнят на объекте шефмонтажные и пусконаладочные работы. Ввод ГТЭС в эксплуатацию запланирован на начало 2013 года.
Энергоблоки на базе газовых турбин KG2-3E по заказу ОАО «ЛУКойл». Газотурбинная электростанция в составе четырех энергоблоков KG2-3E производства Dresser Rand S.A. мощностью по 1,8 МВт будет работать на попутном нефтяном газе. ГТЭС когенерационного цикла обеспечит потребителей нефтяного месторождения «Леккерское» (Республика Коми) электрической и тепловой энергией.
Агрегатирование оборудования выполняется на производственной площадке ОАО «ЗвездаЭнергетика». Установки модульного исполнения будут размещены во всепогодных контейнерах на открытой площадке. В комплект поставки также входит дожимная компрессорная станция, блок подготовки топливного газа, ЗРУ 6,3 кВ, ГРЩ 0,4 кВ, модуль операторной и автоматизированная система управления.
Основным оборудованием для данных проектов является энергоблок Звезда-ГТ-1800ВК25М3. Он используется в качестве источника переменного трехфазного тока частотой 50 Гц, напряжением 6,3 кВ или 10,5 кВ в составе стационарных и быстромонтируемых систем постоянного и временного электроснабжения районов добычи и транспортировки газа, в том числе и на Крайнем Севере.
Станция может работать как автономно, так и параллельно с другими источниками электроэнергии, в том числе с энергосистемой. Оборудование, аппаратура и пульты ГТЭС соответствуют требованиям по эргономике. Причем постоянного пребывания персонала в отсеках электростанции не требуется.
Станция разделена на отдельные конструктивно оформленные части-модули, которые позволяют быстро производить их монтаж, – силовой блок, вспомогательный, два боковых прохода. На месте эксплуатации вспомогательный блок устанавливается на силовой, при этом фитинги обоих блоков совмещаются, замки (твислоки), находящиеся внутри фитингов, закрываются. Таким образом, вспомогательный блок крепится к силовому.
Силовой блок не имеет стационарных боковых стен, а на время транспортировки закрывается транспортными заглушками, в стационарном положении – боковыми проходами. Боковые проходы крепятся к силовому блоку стяжками.
Конструкция и компоновка ГТЭС обеспечивает безопасную и удобную эксплуатацию, ремонтопригодность и удобство технического обслуживания установленного оборудования. При изготовлении модулей применяются негорючие либо самозатухающие материалы, не выделяющие токсичных веществ при горении или воздействии высокой температуры.
Все элементы модулей изготовлены из материалов, обладающих высокой коррозионной стойкостью или имеющих соответствующую степень защиты от коррозии. Обеспечиваются прочностные характеристики при минимальных массогабаритных характеристиках систем, узлов и агрегатов. В конструкции ГТЭС предусмотрены площадки обслуживания, необходимые для безопасной эксплуатации. Оборудование и системы монтируются в блоках с теплозвукоизолированными стенами, полом и потолком.
Силовой блок разделен перегородкой на два отсека (силового оборудования и отсек управления). Вспомогательный блок имеет три изолированных друг от друга отсека – выхлопное устройство с блоком шумоглушения, КВОУ с блоком фильтров и противообледенительной системой (ПОС), отсек вентиляции силового блока и системы охлаждения масла. Боковые проходы представляют собой стандартные полуконтейнеры, оборудованные дверями.
Маслосистема станции включает маслобак, основной и вспомогательный маслонасосы, датчики давления, температуры и уровня масла. Система обеспечивает газовую турбину и редуктор смазочным маслом при требуемой температуре и давлении. Масло подается для смазывания и охлаждения подшипников и зубчатой передачи. При пуске газовой турбины для создания минимального давления в роторных подшипниках до начала вращения ротора используется вспомогательный масляный насос.
Противообледенительная система обеспечивает подогрев воздуха, имеющего температуру не ниже минус 30 °С, посредством жидкостных теплообменников. С помощью системы вентиляции осуществляется циркуляция воздуха в силовом отсеке и отсеках управления и электрооборудования. В состав системы вентиляции силового отсека входит шумоглушитель, модуль фильтров, блок вентиляторов, теплообменный блок. Вентиляция силового отсека осуществляется только при пуске и работе двигателя. При неработающем ГТД используются электрические нагреватели. Окна системы вентиляции оборудованы воздушными электроприводными клапанами.
Пуск, останов, холодная прокрутка и изменение режима работы ГТЭС производятся с помощью системы автоматического управления (САУ). Управление станцией осуществляется как с панели управления САУ (размещается внутри ГТЭС), так и с пульта управления, установленного в помещении ГЩУ электростанции. Аварийный останов ГТЭС выполняется с панели управления САУ, дистанционно с АРМ оператора и резервного пульта управления в ГЩУ, а также нажатием кнопки аварийного останова, расположенной на внешней стороне контейнера у входной двери.
САУ ГТЭС обеспечивает автоматическую точную синхронизацию на генераторном выключателе, автоматическую проверку готовности ГТЭС к пуску, пуск с выходом на номинальную частоту вращения. Система выполняет технологическую защиту станции, автоматическую нормальную или аварийную остановку, автоматическое регулирование частоты вращения, контроль и отображение на панели САУ параметров ГТЭС.
САУ осуществляет защиту станции на всех режимах при достижении предельных значений, в том числе из-за ошибочных действий персонала. Обеспечивает связь ГТЭС со станционной АСУ ТП и отработку ее команд, контроль функционирования систем управления ГТЭС, подогрев масла и агрегатов для поддержания в остановленной ГТЭС готовности принять нагрузку в течение не более 20 минут.
САУ осуществляет контроль достоверности информации, поступающей с объекта управления, представляя информацию на дисплее в объеме, достаточном для контроля работы ГТЭС. Сигнализирует об отклонении основных параметров от заданных уставок и задержке отработки алгоритмов с указанием на дисплее причин, отображает на индивидуальных приборах текущие значения важнейших параметров. Кроме того, САУ регистрирует аварийные ситуации, включая информацию о технологических параметрах за определенный период, предшествующий возникновению аварии. Осуществляет учет времени наработки, числа пусков и остановов ГТЭС, технический учет выработанной электроэнергии, самодиагностику, с выдачей сообщения о неисправности.
Конструктивные решения здания ГТЭС обеспечивают III степень огнестойкости и класс конструктивной пожарной опасности – С0 (С1). Ограничение распространения пожара осуществляется за счет устройства противопожарных перегородок между помещениями различных категорий в соответствии с требованиями СП 4.13130.2009 и беспрепятственную безопасную эвакуацию персонала в соответствии с СП 1.13130.2009.

ГТЭС для КС «Артезиан»
В сентябре 2012 года компанией «ЗвездаЭнергетика» были успешно проведены предварительные и контрольные заводские испытания электростанции Звезда-ГТ-1500ВК-22М3 на базе газотурбогенератора производства ОАО «Пролетарский завод».
В ходе испытаний проверялась работа ГТЭС Звезда-ГТ-1500ВК до режима «малого газа» (без нагрузки), до синхронной и надсинхронной частоты вращения двигателя в автоматическом режиме. Были выполнены в штатном режиме горячие пуски с выходом на режим «малый газ», с отработкой технологических защит и блокировок в объеме, предусмотренном программой-методикой испытаний. В результате было установлено, что электростанция работала в заданном режиме согласно утвержденному алгоритму, перечню уставок, блокировок и защит. В ноябре выполнены работы по отладке САУ для обеспечения параллельной работы с газопоршневым агрегатом аналогичной мощности. Отладка и испытания параллельной работы выполнены успешно.
ОАО «Звезда-Энергетика» разработало конструкторскую документацию, на основе которой в производственном комплексе предприятия изготовлен энергоблок Звезда-ГТ-1500. Основное оборудование размещается в двух 12-метровых контейнерах, установленных друг на друга. В нижнем контейнере смонтирована ГТУ и система автоматизированного управления, силовое оборудование; в верхнем – КВОУ, вентиляционный отсек, маслоохладитель, система выхлопа и шумоглушения. В результате такой компоновки минимизируются затраты на проведение монтажных работ непосредственно на объекте.
Станция может работать как автономно, так и параллельно в соответствии с требованиями существующих технических условий. Конструкция газотурбогенератора позволяет проводить осмотр сборочных единиц и деталей в соответствии с регламентом технического обслуживания без вскрытия других элементов, имеющих более длительный межремонтный ресурс.
Система запуска с храповой обгонной муфтой служит для вращения турбины через редуктор в процессе пуска и разгона до самоходности. Валоповоротное устройство с обгонной муфтой используется для проворачивания турбины в режиме охлаждения после остановки.
В состав КВОУ входит погодное укрытие, блок фильтров, противообледенительная система, а также блок шумоглушения для подавления структурного шума, распространяющегося по воздухозаборному тракту. Противообледенительная система включает блок подогревателей.
Обогрев и кондиционирование отсека управления и отсека КРУ обеспечивают электрические нагреватели и кондиционеры, установленные на наружных стенках соответствующих отсеков. Для отвода продуктов сгорания от газовой турбины используется система газовыхлопа.
В систему подачи газового топлива входят отсечные клапаны и клапаны стравливания, фильтры, расходомер, дозатор газа. Газ, поступающий от наружного источника, направляется через фильтры, отсечные клапаны на дозатор, который подает требуемое количество топлива в камеру сгорания газовой турбины.

Индивидуальный подход к каждому объекту и ориентация на потребности заказчика являются главными отличительными чертами ОАО «Звезда-Энергетика». В компании работают как специалисты, имеющие многолетний опыт работы в дизель-генераторной тематике и малой энергетике в целом, глубоко знающие ее специфику, так и способные молодые инженеры. Они непрерывно совершенствуются в выбранной специальности, повышают свою квалификацию и эффективно используют современные методы конструирования.
Компания производит и реализует продукцию, которая проходит несколько этапов строгого контроля, отвечает всем необходимым требованиям и стандартам. ОАО «Звезда-Энергетика» прогнозирует рост потребностей своих заказчиков, постоянно расширяя спектр предлагаемой продукции. Глубокая проработка специалистами компании различных деталей в процессе создания ГТЭС позволила предприятию создать продукт, соответствующий самым взыскательным требованиям отрасли.
Электростанции ОАО «Звезда-Энергетика» – это долгосрочные инвестиции в гарантированно надежную работу вашего бизнеса. Турбины и Дизели